铜族元素
铜族元素
铜族元素1铜族元素简介周期系第ⅠB元素，包括铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)3种元素，通常称为铜族元素。
价电子构型为(n-1)d10n s1。
电负性分别为：1.9，1.93，2.54。
在自然界中，铜族元素除了以矿物形式存在外，还以单质（Au、Ag）形式存在。
常见的矿物有辉铜矿(Cu2S)、铜蓝（CuS）、黄铜矿（CuFeS2）、赤铜矿（Cu2O）、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、辉银矿(Ag2S)、碲金矿(AuTe2)等。
2铜族元素的单质在冰铜（Cu2S·FeS）转化为粗铜的过程中，有如下反应：2Cu2S+3O2==2Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S==6Cu+SO2。
则其中的氧化剂为：Cu2S、O2 ；若反应中，Cu2S为6mol，O27.5mol，则Cu的产率为50% 。
2.1物理性质★铜、银、金都有特征颜色（金属中少见）：Cu(紫红)、Ag(白)、Au(黄)。
★铜、银、金的熔沸点不太高。
★它们的导电性、导热性、延展性特别突出。
它们的导电性顺序为：Ag＞Cu＞Au。
由于铜的价格较低，所以，铜在电器工业上得到了广泛的应用。
2.2化学性质铜、银、金的化学活泼性较差(货币金属)，在室温下看不出它们与氧或水作用。
在含有CO2的潮湿空气中，铜的表面会逐渐蒙上绿色的铜锈(铜绿—碳酸羟铜Cu2(OH)2CO3)。
2Cu + O2 + H2O + CO2→ Cu2(OH)2CO3在加热条件下，铜与氧化合成CuO,而银、金不发生变化。
此所谓“真金不怕火炼”！注意：当沉淀剂或配合剂存在时，铜、银、金也可与氧发生作用：铜和银不与非氧化性酸反应，都可溶于硝酸和热的浓硫酸中。
金只溶于王水。
Au+4HCl+HNO3==HAuCl4+NO↑+2H2O3铜族元素的化合物3.1铜的化合物铜的常见化合物的氧化值为+1和+2。
Cu(Ⅰ)为d10构型，没有d—d跃迁，Cu(Ⅰ)的化合物一般是白色或无色的。
Cu(Ⅱ)为d9构型，它们的化合物中常因Cu2+发生d—d跃迁而呈现颜色。
第二十章 铜族和锌族综述
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（2）、硫化物 Cu2S和Ag2S两种黑色化合物溶解度很 小，不溶于水和非氧化性酸。如可溶于氧 化性的硝酸： Cu2S+HNO3===？ Ag2S+HNO3===？ Cu2S可溶于KCN生成[Cu(CN)4]3-
（3）、AgNO3 Cu(I)不形成硝酸盐，AgNO3是一种重 要试剂。
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1、活泼性 IB族的最外层电子的Z*（有效核电荷 Z-）高，故第一电离势比碱金属的高。
由于d电子也包含在金属键中，故它 们的升华热和熔点也比碱金属的高得多。 其较惰性的特点与这些因素有关。结果是 其化合物有较多的共价性和较高的晶格能。
2、氧化数 铜、银、金三个元素，每一个元素都 有+1、+2和+3三种氧化数。最常见的氧化 数：铜为+2、银为+1、金为+3。
（5）、配合物 二价铜离子有较强的配合性。 [Cu(H2O)4]2+、[Cu(NH3)4]2+等，但实际上它们的 应该是[Cu(H2O)6]2+、[Cu(NH3)4(H2O)2]2+离子，原因 是因它们的结构是一种特殊的变形八面体结构。
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二价铜离子与CN-形成配合物时比较特殊： 2Cu2++4CN-===(CN)2↑+2CuCN↓(白色) 继续加入CN-则有： CuCN+3CN-===[Cu(CN)4]3用此方法可分离Cu2+和Cd2+离子，也说明Cu2+与 CN-不能共存。另外Cu2+还能形成螯合物。
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3、标准电极电势 Zn2++2e-==Zn =-0.786V Cd2++2e-==Cd =-0.4026V Hg22++2e-==2Hg =0.7986V 2Hg2++2e-==2Hg22+ =0.905V Ca2++2e-==Ca =-2.76V 化学活泼性远于碱土金属； 从上到下，金属活泼性递减；与碱土 金属的变化规律相反。 4、氢氧化物的碱性和稳定性 IIB族氢氧化物属弱碱，且易脱水形成 氧化物。 Be(OH)2和Zn(OH)2为两性氢氧化物。
知识总结——铜族元素和锌族元素
第七节铜族元素和锌族元素．知识梳理1．铜族元素1•1单质的化学性质(1)在空气中：Cu：2Cu+O2+H2O+CO2=Cu(OH)2CuCO3Ag：#H2S空气中久置变黑：Ag+H2S+1/2O2=Ag2s+H2OAu：不与空气作用(2)与酸反应：Cu+4HC1(浓)-H3[CuCl4]+1/2H2TAg+HI-Agl；+1/2H2TAu+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO T+2H2O1•2铜族元素的重要化合物1．氧化数为+1的化合物(2)硝酸银[Cu(I)无硝酸盐]制备：3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO T+2H2OAg+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2f+H2O遇蛋白质生成黑色蛋白银，对有机组织有破坏作用，使用时勿使皮肤接触，在医药上用作消毒剂和腐蚀剂。
大量AgNO3用于制造照相底片上的卤化银，是重要的化学试剂。
(3)卤化物：①CuX2Cu2++2X-+SO2+2H2O-CuX；+4H++SO42-Cu2++2Cl-+Cu-2CuCl-2H[CuCl2]2Cu2++4I-=2CuI；+I2；CuX主要性质：在潮湿含氧环境下稳定性差：4CuCl+O2+4H2O=3CuOCuCl2^3H2O+2HCl8CuCl+O2=2Cu2O+4Cu2++8Cl-在相应卤化物中形成较稳定的卤配离子：CuX+X-=^CuX2-(无色)有一定氧化性：4CuI+Hg=Cu2[HgI4]+2Cu白暗红此反应用于检验实验室空气中的汞含量。
②AgX性质：见光分解：AgBr-Ag+Br因此AgBr用作感光材料。
(4)硫化物：Cu2S,Ag2S：黑色；难溶于水；溶于热浓硝酸3Cu2s+16HNO3(浓)一6Cu(NO3)2+3s；+4NO f+8H2O3Ag2s+8HNO3(浓)一6Ag(NO3)2+3S；+2NO f+4H2O2．氧化数为+2的化合物(1)氢氧化铜和氧化铜CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2J+Na2SO4Cu(OH)2O①氧化铜热稳定性：在高温时明显分解2CuO1237K>Cu2O+1/2O2加热可被H2、CO、NH3还原3CuO+2NH3=3Cu+3H2O+N2②氢氧化铜(浅蓝色)微显两性(以碱性为主)，可溶于浓强碱：Cu(OH)2+2OH-[Cu(OH)4]2-溶于氨水Cu(OH)2+4NH3^^[Cu(NH3)4](OH)2(2)氯化铜CuCl2无水CuCl2为共价化合物，结构为链状，其中Cu采取dsp2杂化方式。
ds 区 元 素
ds 区 元 素
2. 锌族元素的重要化合物
（1）锌的化合物。 锌的化合物主要有锌的氧化物、 氢氧化物和卤化物等。
①氧化锌（ZnO）。ZnO是白色粉末状不溶于水的两性 化合物，它既能溶于酸，又能溶于碱：
ZnO+2HCl →ZnCl2+H2O ZnO+2NaOH →Na2ZnO2+H2O
ds 区 元 素
由表可知，卤化银中只有AgF易溶于水，其余 均微溶于水，且溶解度按AgCl→AgBr→AgI的顺序 降低，它们的颜色也依此顺序加深。这种变化趋势 与从AgF到AgI键型的变化有关，即以离子键为主变 成以共价键为主结合。
ds 区 元 素
（2）二价化合物。 铜族元素中氧化态为+2的 只有铜，铜的化合物最重要的有CuO、Cu(OH)2、 CuSO4·5H2O等。
ds 区 元 素
氧化亚铜(Cu2O)是红色固体，很稳定，在自然界中以赤铜 矿形式存在，当灼烧氧化铜达1273~1473 K时，分解出氧，生 成氧化亚铜：
ds 区 元 素
因此，AgNO3晶体或溶液都应在棕色玻璃瓶内保存。AgNO3可溶 于水，其水溶液与卤化物作用，生成卤化银。固体AgNO3或其溶液都是 氧化剂，即使在室温下，许多的有机物都能将它还原成黑色的银粉。
2Cu+H2O+CO2+O2 → Cu2(OH)2CO3
ds 区 元 素
2. 铜族元素的重要化合物
铜、银、金都可以形成氧化数为+1、+2、+3的化合 物，其中，Cu(+2)、Ag(+1) Au(+1) 态。不同氧化数的铜族元素离子能与CN-等简单配体形成稳 定配合物。
铜的组成元素
铜的组成元素
铜是一种常见的金属元素，其化学符号为Cu，原子序数为29。
铜是一种优良的导电和导热材料，具有良好的延展性和可塑性，因此在工业和日常生活中广泛应用。
铜的组成元素是由铜原子组成的。
在自然界中，铜主要以氧化物和硫化物的形式存在。
铜矿石中含有大量的铜，经过矿石的提炼和冶炼过程，可以得到纯净的铜金属。
铜的组成元素中，最重要的是铜原子。
铜原子的核心由29个质子和中子组成，围绕核心的电子云中有29个电子。
这些电子以不同的能级和轨道分布，形成了稳定的原子结构。
除了铜原子，铜合金也是铜的重要组成部分。
铜合金是将铜与其他金属元素混合而成的材料。
常见的铜合金有青铜、黄铜和白铜等。
青铜是铜和锡的合金，具有较高的硬度和耐腐蚀性，常用于制作器具和艺术品。
黄铜是铜和锌的合金，具有良好的可塑性和导电性，广泛应用于制造电器和五金配件。
白铜是铜、锌和镍的合金，具有较高的强度和耐蚀性，常用于制作钟表零件和装饰品。
铜的组成元素不仅仅是物质的组成，也反映了铜在人类社会中的重要地位。
铜作为一种重要的工业原材料，广泛应用于电子、建筑、交通等领域。
铜的导电和导热性能使其成为电线、电缆和散热器的理想材料。
铜合金的优良性能使其成为制造工具、机械零件和装饰
品的首选材料。
铜的组成元素主要是由铜原子和铜合金组成。
铜的优良性能和广泛应用使其成为人类社会不可或缺的重要物质。
通过深入了解铜的组成元素，我们可以更好地认识和利用这一宝贵的资源。
元素的反应周期表中的催化剂元素
元素的反应周期表中的催化剂元素元素是构成物质的基本单位，而催化剂元素则是在化学反应中起到促进反应速率的作用。
在元素的反应周期表中，存在着一些具有催化剂性质的元素，它们可以加速化学反应的进行，降低能量激活要求，提高反应的效率。
本文将会介绍一些常见的催化剂元素，并探讨它们在化学反应中的作用机制。
第一组：铂族元素铂族元素包括铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、钌（Ru）、铱（Ir）和锇（Os），它们在化学反应中常被用作催化剂。
铂族元素具有良好的催化活性和稳定性，能够参与氧化还原反应、氢化反应、加氢反应等多种反应。
以铂为例，它常被用作汽车尾气中的催化转化剂，将有害的尾气中的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳转化为无害的氮、水和二氧化碳。
铂能够吸附氮氧化物和碳氢化合物分子，使其发生反应，并在反应过程中不发生氧化还原。
第二组：镍族元素镍族元素包括镍（Ni）、钯（Pd）、铂（Pt）、钴（Co）、铁（Fe）和钌（Ru）。
这些元素在催化剂中常常起到氢化和脱氢反应的催化作用。
以镍为例，它在加氢反应中有着广泛的应用，能够加速烯烃和脂肪酸的加氢，将其转化为饱和烃。
镍的催化作用是通过吸附氢气和底物分子，使底物分子与氢气发生反应，并在反应后释放出反应产物。
第三组：铜族元素铜族元素包括铜（Cu）、银（Ag）和金（Au），它们在化学反应中常被用作催化剂。
铜族元素具有良好的电子传导性能，在电化学反应中能够提供电子传递的通道。
以铜为例，它在有机合成反应中广泛应用，能够参与氧化和加氢反应，促进有机物的转化。
铜的催化作用是通过吸附底物分子和提供电子，使底物分子与其他反应物或氧气发生反应，并加速反应进程。
第四组：铁族元素铁族元素包括铁（Fe）、钌（Ru）、钴（Co）、铑（Rh）、铑（Ir）和镍（Ni）。
这些元素在化学反应中常被用作氧化还原反应和氢化反应的催化剂。
以铁为例，它在催化剂中有着广泛的应用，能够参与合成氨、甲醇和合成气等反应。
铁的催化作用是通过吸附底物分子并与其他反应物发生反应，转化为反应产物。
元素化学—s区、d区、ds区元素及其重要化合物
锌盐
与S2-的作用 Zn2+ + H2S → ZnS(s,白) ，氨碱性条件下沉淀完全，溶于0.3 mol-1的HCl ZnSO4(aq) BaS(aq) ZnSBaSO4(s,白) 锌钡白(立德粉)
汞盐
为什么氯化亚汞分子式要写成 Hg2Cl2而不能写成 HgCl ？
汞除了形成氧化数为＋2的化合物外，还有氧化数为＋1的化合物。在氧 化数为＋1的汞的化合物中，汞以（—Hg—Hg—）形式存在。Hg（Ⅰ） 的化合物叫亚汞化合物。试验证明其中的汞离子是{Hg-Hg}2+，而不是 Hg+。
2Cd O2 2CdO(s,红棕色)
2Hg O2
360 2HgO(s,红、黄)
470
ห้องสมุดไป่ตู้
潮湿
4Zn 2O2 CO2 3H2O ZnCO3 3Zn(OH)2 碱式碳酸锌
单质的化学性质
(2) 与S的 作用
溶
ZnS(白)
解
度
M+S
MS
CdS(黄)
依 次
HgS (红、黑）
减 小
氧化物与氢氧化物
铜盐
CuSO4·5H2O称为胆矾，呈蓝色
CuSO 4 5H 2O 102C CuSO 4 3H 2O 113C CuSO 4 H 2O 258C CuSO 4
无水CuSO4为白色粉末，易溶于水，吸水性强，吸水后呈蓝色， 可检验有机液体中的微量水分
铜盐
CuSO4溶液中加入氨水，先生成浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀： 2Cu2+ + SO42-+ 2NH3∙H2O = Cu2(OH)2SO4(s) + 2NH4+
基 础 化 学
ds区元素
11.1铜族单质的性质
E (Cu2 / Cu) 0.337V E ( Ag / Ag) 0.799V
E ( Au3 / Au) 1.50V
5
对比同周期碱金属元素，铜族元素的原子半径显著减小；电离能显 著增大； 单质的活泼性远不如相应的碱金属元素单质。 18 电子组态具有较强的极化力和明显的变形性，所以本族元素容易 形成共价化合物。 Cu的最后一个电子填到3d层（次外层），屏蔽常数较小，导致 有效核电荷较大
6
铜族元素的单质
1）纯铜为红色，银为银白色，金为黄色。 2）重金属，其中金的密度最大，为 19.3 g·cm-3。 3）铜族元素单质的熔点、沸点相对较低，硬度较小，有极好的延展
性和可塑性。 4）铜、银、金的导热、导电能力极强，尤以银为最强，铜是最常用
的导体。 5）铜、银、金能与许多金属形成合金。
7
10
当有空气或配位剂存在时，铜能溶于稀硫酸和浓盐酸
2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 8HCl（浓）= 2H3[CuCl4] + H2↑
2Ag+ 2H2SO4(浓) = Ag2SO4 + SO2↑+2H2O Ag + 2HNO3(65%) = AgNO3 + NO2↑+ H2O
鼎 古代原是饪食器，后来变为统治阶级政治权利 的重要象征，视为镇国之宝和传国之宝
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2 化学性质
三种金属都不能置换出氢气；
Cu与Ag不溶于非氧化性酸，能与硝酸、热浓硫酸作用。 Au只能 溶于王水中。 Au + 4HCl + HNO3 = H[AuCl4] + NO + 2H2O Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu + 2H2SO4(浓) = CuSO4+ SO2↑+ 2H2O 在酸性溶液中，Cu+ 和 Au+ 均不稳定，容易发生歧化反应。
1_第22章 ds区金属预习提纲
第二十二章ds区金属预习提纲第22章ds区金属第一节铜族元素（ds区）I B II B价电子结构(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2第四周期Cu (copper)Zn (zinc)第五周期Ag (silver）Cd (cadmium)第六周期Au (Aurum)Hg (mercur)(n-1)d10ns1。
2.铜族元素在水溶液中的金属活泼性远小于碱金属，而且按铜-银-金的顺序降低。
碱金属是非常活泼的，铜族金属是不活泼的。
值都比氢从电势图可以看出，铜、银、金的的大，所以铜族元素在水溶液中的金属活泼性远小于碱金属，而且金属活泼性按铜、银、金的顺序降低。
这与碱金属从钠到铯金属活泼性增强恰好相反。
问题1：铜族元素的金属活泼性远小于碱金属，而且按铜-银-金的顺序降低原因: 铜族与碱金属元素性质不同的内在原因在于它们电子构型的不同。
铜族元素次外层比碱金属多10个d电子。
由于d电子屏蔽核电荷的作用较小，致使铜族元素的有效核电荷比相应的碱金属元素增大，核对价电子吸引力增强，第一电离能增大，活泼性比碱金属差。
铜族金属是不活泼的，且由Cu→Ag→Au活泼性递减。
热力学角度从固体金属形成一价水合阳离子全部过程的能量变化来解释.该过程的能量包括：升华能是由固体金属升华为气体原子所吸收的能量；电离能是由气态原子电离为气态M+所吸收的能量；水化能是气态M+与水结合成水合离子M+(aq)所释放出的能量。
应用玻恩一哈伯循环计算得到整个过程所需的总能量见表22－2。
从总能量看出，由M(s)→M+(aq)所需总能量按铜、银、金顺序越来越大，即单质形成M+(aq)的活性依次降低，所以铜、银、金的金属性质愈来愈不活泼。
3、铜族元素其价电子构型为(n-1)d10ns1。
铜族元素的氧化态有+I、+II、+III三种。
常见的是：Cu为+II、Ag为+I、Au为+III。
Cu、Ag、Au的氧化态的变化趋势没有规律性问题2：Cu、Ag、Au的氧化态的变化趋势为什么没有规律性？b. 金比铜和银更易实现高氧化态，如：AuF5和AuF74、铜族元素容易形成共价化合物，形成配合物的倾向也很显著。
无机化学-铜族元素
Cu(OH)2 ·CuCl2+2HCl+2H2O
所以制备无水CuCl2时，要在HCl气流中加热脱水， 无水CuCl2进一步受热分解为CuCl和Cl2
卤化铜是 共价化合物
卤化亚铜都是白色的难溶化物，其溶解度依Cl、Br 、I顺序减小。
拟卤化铜也是难溶物，如： CuCN的Ksp = 3.2×10–20 CuSCN的Ksp = 4.8×10–15
(6) 硝酸银
AgNO3见光分解 ，痕量有机物促进其分解，因 此把AgNO3保存在棕色瓶中。
AgNO3是一种氧化剂，即使室温下，许多有机物 都能将它还原成黑色的银粉。
AgNO3和某些试剂反应，得到难溶的化合物，如： 白色Ag2CO3、黄色Ag3PO4、浅黄色Ag4[Fe(CN)6]、 桔黄色Ag3[Fe(CN)6]、砖红色Ag2CrO4。
第十章、铜族与锌族元素(ds区)
10.1 铜族元素
10.1.1 铜族元素通性
性质
元素 符号
价电子 构型
常见氧 化态
第一电离能 /(kJ ·mol–1)
第二电离能 /(kJ ·mol–1)
铜 Cu 3d104s1 +1, +2
750
1970
银 Ag 4d105s1 +1
735
2083
金 Au 5d106s1 +1, +3
10.1.5 Cu(I)与Cu(II)的相互转化
铜的常见氧化态为+1和+2，同一元素不同氧化态 之间可以相互转化。这种转化是有条件的、相对的 ，这与它们存在的状态、阴离子的特性、反应介质 等有关。
1. 气态时，Cu+(g)比Cu2+(g)稳定，由△rGm的大小可以 看出这种热力学的倾向。
铜族元素
4CuI+Hg＝Cu2HgI4（黄）+2Cu（红）
（2）卤化银 可溶性银盐分别和Cl-、Br-、I-离子作用得到难溶 的AgCl、AgBr、AgI，由于AgF易溶，所以要用Ag2O 和HF反应来制取。 Ag++X-＝AgX↓（X=Cl、Br、I） Ag2O+2HF＝2AgF+H2O AgCl、AgBr、AgI都不溶于稀硝酸。
CuX（s）+X-（aq）＝[CuX2]-（aq） 表19-4 [CuX2]-的平衡常数
平衡常数
[CuCl2]6.6×10-2
[CuBr2]4.6×10-3
[CuI2]6.3×10-4
实验室中可悬挂涂有CuI的纸条来检测空气 中Hg的含量。如在288K经三小时，白色CuI不变 色，表示空气中的Hg含量低于允许量；在三小时 以内，如变为亮黄至暗红色可根据变色的时间判 断空气中含Hg量。
Cu 天然铜
Ag
Au
孔雀石 Cu(OH矿 FeS2 赤铁矿 Fe2O3 水锰矿 MnO、 MnO2
辉锑矿 Sb2S3
1. 铜族元素的存在和冶炼
1-1 存在 铜主要以硫化物形式存在。主要铜矿有辉铜矿 （Cu2S）、黄铜矿（CuFeS2）、赤铜矿（Cu2O）、蓝 铜矿（2CuCO3· Cu(OH)2）和孔雀石（CuCO3· Cu(OH)2） 等。
铜易为硝酸，热浓硫酸等氧化性酸氧化而溶解：
Cu+4HNO3（浓）══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3（稀══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Δ Cu+2H2SO4（浓）===CuSO4+SO2↑+2H2O 银与酸的反应与铜相似，但更困难一些： Ag+2HNO3（浓）══AgNO3+NO2↑+H2O 3Ag+4HNO3（稀）══3AgNO3+NO↑+2H2O Δ 2Ag（粉）+2H2SO4（浓）===Ag2SO4+SO2↑+2H2O
常见金属元素及其化合物—铜族和锌族元素及其化合物的性质识用
它们都可形成许金多合金。
2. 物理性质
(1) 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)， Au(黄) (2) 溶、沸点较其它过渡金属低 (3) 导电性、导热性良好，且Ag>Cu>Au (4) 延展性良好
3.化学性质
铜族元素的化学活性从Cu至Au降低，主要表现 在与空气中氧的反应和与酸的反应。
425℃熔化约 1000℃沸腾
1.5（25℃），难溶 于水。在空气中吸 湿后变绿，溶于氨
水
(1) Cu(Ⅰ)的化合物： 通常为无色。 Cu(Ⅰ)的化合物在固态时稳定性高于Cu(Ⅱ)，但在溶液
中容易被氧化为Cu(Ⅱ)。 几乎所有的Cu(Ⅰ)化合物都难溶于水，其溶解度顺序为：
CuCl＞CuBr＞CuI＞CuSCN＞CuCN＞Cu2S
2Cu + 2H2SO4(浓) 2Ag + 2H2SO4(浓) 金只能与王水作用：
2CuSO4 + SO2↑+ 2H2O Ag2SO4 + SO2↑+ 2H2O
Au + 4HCl + HNO3 HAuCl4 + NO↑+ 2H2O
(5)Cu、Ag、Au溶于含氧的碱性氰化物中。
4Au+O2+8CN-+2H2O
Cr
3d54s1
Mn
3d54s2
Fe
3d64s2
Co
3d74s2
Ni
3d84s2
Cu
3d104s1
Zn
3d104s2
表3-3 过渡元素的一般性质
熔点 /℃
沸点 /℃
原子半 径
pm
第一离解 能
kJ·mol-1
第18章-铜族元素 锌族元素
第18章铜族元素锌族元素18.1 铜族元素18.1.1通性铜族元素：周期表ds区，第IB副族，包括铜(c opper)、银(s ilver)、金(g old)三种元素。
价电子构型为(n-1)d10ns1，最外电子层只有一个s电子，次外层为18个电子。
铜族元素与碱金属元素的性质差异主要体现在以下三点：●铜族元素的最外层电子受到的有效核电荷较大，使铜族元素的电离能高，原子半径小，密度大，化学活性差。
●铜族元素有多种氧化态，主要有+Ⅰ、+Ⅱ、+Ⅲ三种，而碱金属的氧化态只有+Ⅰ。
●碱金属从Na到Cs，金属活泼性增高；铜族元素恰恰相反，从铜到金化学活性逐渐降低。
从Cu到Au，原子半径增加不大，而核电荷却有明显增加，次外层18电子的屏蔽效应又小，使核对电子的吸引力增大，因而金属活泼性依次减弱。
铜族元素通性及变化规律：●从Cu到Au形成一价水合离子的活性越来越弱，金属的活泼性减弱。
●Cu+在高温和固态时很稳定--- ①d10全充满的稳定构型电子；②铜的第二电离能比第一过渡系任何元素都大的缘故。
但在溶液中Cu+不稳定，易歧化成Cu2+和Cu----Cu2+的水和热很大。
●一价离子具有18电子构型，有很强的极化能力和明显的变形性，本族元素易形成共价化合物；●原子中(n-1)d、n s、n p轨道的能量相差不大，有能级较低的空轨道，所以有很强的形成配合物的倾向。
18.1.2单质的物理性质和化学性质1．物理性质铜族元素单质的密度较大，熔沸点较高，但硬度较小。
它们都有很好的延展性，特别是金，1克金能抽成长达3 km的金丝或压成厚约0.0001mm的金箔，500 张的总厚度比头发丝的直径还薄些。
铜族元素都有良好的导电性和导热性。
银的导电性在金属中位居首位，铜列次席。
铜族金属之间以及和其它金属之间，都很容易形成合金，其中铜合金种类很多，历史也最久远，如青铜（80%Cu,15%Sn, 5%Zn）质地坚韧、易铸；黄铜（60%Cu、40%Zn）广泛用于制作仪器零件；白铜（50～70%Cu,18～20%Ni,13～15%Zn）主要用作刀具等。
铜族元素
3.化学性质 •与O2作用
2Cu O2 2CuO(黑)
2Cu O 2 H 2O CO 2 Cu 2 (OH)2 CO3 (绿)
碱式碳酸铜 Au，Ag不与O2发生反应， 当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。
2013-7-14 铜族元素 L.Z.X.X 10
M Cu, Ag, Au
4M O2 2H2O 8CN 4[M(CN) ] 4OH 2
4Cu O 2 2H2O 8NH3 4[Cu(NH3 ) 2 ] (无色) 4OH
O2
[Cu(NH 3 ) 4 ]2 (蓝)
所以不可用铜器盛氨水。
3. 铜族元素的标准电极电势比碱金属的正，所以铜族元素在水溶液中的化学活泼性远小于碱 金属，且活泼性从铜到银降低。
2013-7-14
铜族元素 L.Z.X.X
5
铜族元素的基本性质
性质 元素符号 铜 Cu 银 Ag 金 Au
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
原子序数
相对原子质量 价电子结构
29
63.546
47
107.868
1
79
196.9665
1
3d 4s
+1，+2
745.3 1957.3
10
4d 5s
+1
730.8 2072.6
10
5d 6s
+1，+3
889.9 1973.3
10
1
常见氧化态
第一电离能/KJ.mol-1 第二电离能/KJ.mol-1
第三电离能/KJ.mol-1
电负性
近现代化学导论第14章-6过渡金属元素CuAgAu课件
2. CuSO4 硫酸铜
Cu2+是弱的氧化剂
2Cu2+ + 4I¯→ 2CuI↓+ I2
碘量法测定Cu2+
白色
溶液中不存在
CuI2×
EӨ(Cu2+/Cu+ )= + 0.153 V，EӨ(I2 / I¯) = + 0.534 V
EӨ(Cu2+/CuI )= + 0.86 V， EӨ(I2/ I¯) = + 0.534 V
金属单质稳定，金属活泼性差
V
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高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
一、铜族元素单质
金属单质稳定，金属活泼性差
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高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
一、铜族元素单质
单质铜在潮湿空气里生成绿色铜锈，即 碱式碳酸铜，铜绿可以防止金属进一步 腐蚀，银和金的活性差，不与空气中的 氧作用，但银易与空气中的H2S 作用生 成黑色Ag2S 而失去银白色光泽。
这个水分子结合牢固
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
2. CuSO4 硫酸铜
CuSO4与石灰乳混合制得“波尔多”溶液，可用于防治或 消灭植物的多种病虫害，加入贮水池中可以防止藻类生长。
波尔多液配方：
CuSO45H2O : CaO : H2O = 1 : 1 : 100
无水CuSO4为白色粉末，不溶于乙醇和乙醚，其吸水性很 强，吸水后即显出特征蓝色。可利用这一性质来检验乙醚、 乙醇等有机溶剂中的微量水分，并可作干燥剂使用除去水 分。
铜族元素
第二十二章ds 区元素本章要求：1,掌握铜族和锌族元素单质的性质及用途。
2,掌握铜、银、锌、汞的氧化物、氢氧化物、重要盐类以及配合物的生成与性质。
3,掌握Cu(I)、Cu(II)、Hg(I)、Hg(II)之间的相互转化。
4，掌握IA和IB；IIA和IIB族元素的性质对比。
22-1 铜族元素22-1-1 铜族元素的通性：周期系第一副族元素(也称为铜族元素)包括铜、银、金三个元素, 它们的价电子层结构为(n-1)d10ns1。
从最外电子层来看它们和碱金属一样,都只有一个s 电子。
但是次外层的电子数不相同，铜族元亲次外层为18个电子，碱金属次外层为8个电子(锂只有2个电子)。
由于18电子层结构对核的屏蔽效应比8电子结构小得多，即铜族元素助原子的有效核电荷较多，所以本族金属原子最外层的一个s 电子受核心荷的吸引比碱金属要强得多，因而相应的电离能高得多，原子半径小得多，密度大得多等等。
表22-1 汇列了铜族元素的基本性质：从表中可以看出铜族元素的氧化数有+1、+2 、+3 三种，而碱金属的氧化数只有+1 一种，这是由于铜族元素最外层的ns电子和次外层的(n-1)d电子的能量相差不大的缘故，如铜的第一电离能为750kJ/mol，第二电离能为1970kJ/mol，它与其它元素反应时，不仅s电子能参加反应，n-1)d电子在一定条件下还可以失去一个到二个，所以呈现变价。
碱金属如钠的第一电商能为499kJ/mol，第二电离能为4591kJ/mol，ns与次外层(n-1)d能量差很大，在一般条件下很难失去第二个电子，氧化数只能为+1。
铜族元素的第一电离势比碱金属高得多，铜族元素的标准电极电势比碱金属的数值大。
由电极电势图可见，铜、银、金的电极电势比氢大，所以铜族元素的金属活泼性远小于碱金属。
本族元素性质变化的规律和所有副族元素一样，从上到下即按Cu、Ag、Au 的顺序金属活泼性递减，与碱金属从Na 到Cs 的顺序恰好相反。
铜族元素8
铜族元素一．铜族元素概述1. 铜族元素通性周期表ds区ⅠB族(铜分族)包含铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)及Uuu(111号，放射性元素)，目前对Uuu了解甚少。
铜、银主要以硫化物矿和氧化物矿的形式存在。
例如辉铜矿Cu2S、黄铜矿CuFeS2、赤铜矿Cu2O、孔雀石Cu2(OH)2CO3和蓝铜矿Cu3(OH)2(CO3)2, 闪银矿Ag2S以及角银矿AgCl等。
我国铜矿主要分布在江西(占全国22.2%)，其次是云南、甘肃、浙江、西藏，但多为贫矿。
广东阳春市石碌矿中的孔雀石储量居世界第一。
我国早在三千多年前的商代就开始采铜，比罗马帝国早近千年。
世界上70%以上的银矿资源集中在墨西哥、(前)苏联、秘鲁、加拿大、美国和澳大利亚。
我国银矿资源居世界第七位，且以伴生银矿为主，如甘肃有较大含银的铅锌矿，另外，湖北、陕西南部也发现几处较大的银矿。
铜、银、金均有以单质状态存在的矿物。
金以单质形式散存于岩石(岩脉金)或砂砾(冲积金)中。
世界上南非金矿资源最丰富，其次是前苏联和美国，它们共占世界总储量的76.3%。
我国黄金矿藏遍布26省、自治区，主要分布在山东、河南、甘肃、黑龙江和新疆等地。
1872年在澳大利亚新南威尔士恩德山金矿中曾采出重达260kg的金块,其中含金93.3kg。
铜族元素价层电子构型为(n-1)d10n s1,氧化数有+1、+2、+3，铜、银、金最常见的氧化数分别为+2、+1、+3 。
铜族金属离子具有较强的极化力，本身变形性又大，所以它们的二元化合物一般有相当程度的共价性。
与其它过渡元素类似，易形成配合物。
在酸性溶液中，铜、银、金的标准电极电势图如下：Cu3+ +2.4 Cu2+ +0.159 Cu+ +0.520 Cu│+0.340│└─────────┘Ag3+ +1.8 Ag2+ +1.980 Ag+ +0.7991 AgAu3+ +1.36 Au+ +1.83 Au└─────────┘1.522. 铜族元素单质铜、银、金是人类最早熟悉的金属，纯铜为红色，金为黄色，银为银白色。
厦门大学无机化学第12章-ds区元素
第十二章ds区元素12。
1 铜族元素 (1)12。
2 锌族元素 (10)12.1 铜族元素12。
1.1 铜族元素通性铜族元素1。
铜族元素通性铜族元素的氧化态有＋1，＋2，＋3三种，这是由于铜族元素最外层ns电子和次外层（n-1)d电子能量相差不大。
有人认为在本族元素中,元素第二电离能与第一电离能的差值越小，它的常见氧化值就越高.对于Cu、Ag、Au,Δ（I2—I1）Au 〈Δ(I2—I1）Cu < Δ(I2-I1）Ag所以常见氧化态物＋3，＋2，＋1。
铜、银、金的标准电势图如下所示：12.1.2 铜族元素金属单质2。
铜族元素金属单质(1）.物理性质铜和金是所有金属中仅有的呈现特殊颜色的二种金属，铜族元素的熔点、沸点、硬度均比相应的碱金属高。
这可能与d电子也参与形成金属键有关。
由于铜族金属均是面心立方晶体（如下图），它们不仅堆积最密而且存在较多可以滑动的高密度原子层,因而比相应的碱金属（多为体心立方晶体）密度高得多，且有很好的延展性，其中以金最佳。
铜族元素的导电性和传热性在所有金属中都是最好的,银占首位,铜次之。
（2）。
化学性质铜族元素的化学活性远较碱金属低，并按Cu—-Ag-—Au的顺序递减.在潮湿的空气中放久后，铜表面会慢慢生成一层铜绿。
铜绿可防止金属进一步腐蚀，其组成是可变的。
银和金不会发生该反应。
空气中如含有H2S气体与银接触后，银的表面上很快生成一层Ag2S的黑色薄膜而使银失去银白色光泽。
()在电位序中，铜族元素都在氢以后，所以不能置换稀酸中的氢。
但当有空气存在时，铜可缓慢溶解于这些稀酸中：浓盐酸在加热时也能与铜反应,这是因为Cl－和Cu＋形成了较稳定的配离子[CuCl4］3—,使Cu == Cu+＋e-的平衡向右移动：铜易为HNO3、热浓硫酸等氧化性酸氧化而溶解银与酸的反应与铜相似,但更困难一些;而金只能溶解在王水中:铜、银、金在强碱中均很稳定。
12。
1。
3 铜族元素重要化合物3。
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铜族元素1铜族元素简介周期系第ⅠB元素，包括铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)3种元素，通常称为铜族元素。
价电子构型为(n-1)d10n s1。
电负性分别为：1.9，1.93，2.54。
在自然界中，铜族元素除了以矿物形式存在外，还以单质（Au、Ag）形式存在。
常见的矿物有辉铜矿(Cu2S)、铜蓝（CuS）、黄铜矿（CuFeS2）、赤铜矿（Cu2O）、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、辉银矿(Ag2S)、碲金矿(AuTe2)等。
2铜族元素的单质在冰铜（Cu2S·FeS）转化为粗铜的过程中，有如下反应：2Cu2S+3O2==2Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S==6Cu+SO2。
则其中的氧化剂为：Cu2S、O2 ；若反应中，Cu2S为6mol，O27.5mol，则Cu的产率为50% 。
2.1物理性质★铜、银、金都有特征颜色（金属中少见）：Cu(紫红)、Ag(白)、Au(黄)。
★铜、银、金的熔沸点不太高。
★它们的导电性、导热性、延展性特别突出。
它们的导电性顺序为：Ag＞Cu＞Au。
由于铜的价格较低，所以，铜在电器工业上得到了广泛的应用。
2.2化学性质铜、银、金的化学活泼性较差(货币金属)，在室温下看不出它们与氧或水作用。
在含有CO2的潮湿空气中，铜的表面会逐渐蒙上绿色的铜锈(铜绿—碳酸羟铜Cu2(OH)2CO3)。
2Cu + O2 + H2O + CO2→ Cu2(OH)2CO3在加热条件下，铜与氧化合成CuO,而银、金不发生变化。
此所谓“真金不怕火炼”！注意：当沉淀剂或配合剂存在时，铜、银、金也可与氧发生作用：铜和银不与非氧化性酸反应，都可溶于硝酸和热的浓硫酸中。
金只溶于王水。
Au+4HCl+HNO3==HAuCl4+NO↑+2H2O3铜族元素的化合物3.1铜的化合物铜的常见化合物的氧化值为+1和+2。
Cu(Ⅰ)为d10构型，没有d—d跃迁，Cu(Ⅰ)的化合物一般是白色或无色的。
Cu(Ⅱ)为d9构型，它们的化合物中常因Cu2+发生d—d跃迁而呈现颜色。
★一般说来，在高温、固态时，Cu(Ⅰ)的化合物比Cu(Ⅱ)的化合物稳定★在水溶液中，Cu(Ⅰ)易被氧化为Cu(Ⅱ)，水溶液中Cu(Ⅱ)的化合物较稳定。
3.1.1铜的氧化物和氢氧化物Cu2O为共价化合物，难溶于水。
Cu2O由于制备条件的不同，晶粒的大小各异，呈现黄、橙、红等不同的颜色；还有毒，广泛用于船底油漆和制备红色玻璃。
Cu2O的制备：高温1273k下分解氧化铜4CuO-----2Cu2O红+O2↑；新制氢氧化铜在碱性条件下还原（乙醛、葡萄糖、联氨N2H4）。
Cu2O对热稳定，在1235℃熔化而不分解。
与酸作用： Cu2O+2HCl==2CuCl+H2O ；Cu2O + H2SO4→ CuSO4 + Cu + H2O 所以在水溶液中Cu(Ⅱ)比Cu(Ⅰ)稳定。
溶于氨水形成配位化合物 Cu2O+4NH3+H2O==2[Cu（NH3）]2+（无色）+2OH-CuOH很不稳定，迅速转化成Cu2O。
Cu（OH）2现两性，可溶于酸和过量的强碱溶液中，也可溶于氨水。
Cu（OH）2受热易分解成氧化铜。
3.1.2 卤化物CuF（易岐化，未曾制得纯态）呈红色，CuCl为白色，CuBr和CuI为白色或淡黄色。
都难溶于水，水中的溶解度顺序为：CuCl＞CuBr＞CuI＞CuSCN＞CuCN＞Cu2S 用还原剂还原卤化铜可以得到CuX，常用的还原剂有SnCl2、SO2、Na2S2O3、Cu等，如：Cu2++2Cl-+Cu==2CuCl2-，再稀释可得CuCl沉淀；CuI 可由I-还原：2Cu2++5I-==2CuI↓+I3- CuX在干燥的空气中比较稳定，但在有水环境下易发生水解和被氧化。
4CuCl+O2+3H2O==2CuO·CuCl2·3H2O 8CuCl+O2==2Cu2O+4Cu2++8Cl-有配合剂、沉淀剂存在时，Cu(Ⅰ)的稳定性提高。
Cu2O + 2HCl → 2CuCl(s) + H2O Cu2+ + 4Cl- + Cu → 2[CuCl2]-(泥黄素)所以，常利用CuSO4或CuCl2溶液与浓盐酸和铜屑混合，在加热条件下制取[CuCl2]-溶液。
★Cu(Ⅰ)的配合物多位2配位的，其稳定性顺序为：CuCl的盐溶液能吸收CO，形成氯化羰基亚铜CuCl(CO)·H2O，此反应常用于定量测定混合气体中CO的含量。
OC Cl COCu CuH2O Cl OH2CuX2无水卤化铜F为白色、Cl为棕色、Br黑色，其中重要的只有氯化铜。
无水CuCl2是共价化合物，其结构为由CuCl42-平面组成的长链。
CuCl2极易溶于水，也易溶于一些有机溶剂（乙醇、丙酮）中。
CuCl42--------[Cu（H2O）4]2+黄色蓝色CuCl2 溶液通常为黄绿色或绿色。
3.1.3其它化合物Cu(Ⅱ)的化合物易溶于水的较多。
常见的五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)俗称胆矾，晶体呈蓝色，完全脱水后变为白色粉末CuSO4有人曾对CuSO4·5H2O的加热分解作了进一步深入研究，发现CuSO4·在分解为CuO 之前有一黄色物质A产生。
A遇水生成另一种不容于水的蓝色固相物质B，同时又2/3的SO42—溶于水。
B能溶于稀硫酸。
若将B进行差热分析，发现有三个吸收峰，对应峰温度依次是：60℃，412℃，690℃，其失重百分比（失重量占样品总量）依次为：3.83%，11.5%，17.0%。
试回答：1）A、B的化学式2）写出A与水反应的方程式3）依次写出B在三个温度时的分解反应式无水CuSO4易吸水，吸水后呈蓝色，常被用来鉴定液态有机物中的微量水。
工业上常用硫酸铜作为电解铜的原料。
在农业上，用它与石灰乳的混合液来消灭果树上的害虫。
Cu(Ⅱ)的配合物多位4配位的，例如：CuSO4·5H2O也是配合物，即[Cu(H2O)4]SO4·H2O3.2银的化合物在银的化合物中，Ag(Ⅰ)的化合物最稳定，而金则以Au(Ⅲ)的化合物较为常见，但在水溶液中多以配合物形式存在。
银的化合物具有以下特点：★难溶的多。
易溶：AgNO3, AgF, AgClO4难溶：AgCl, AgBr, AgI, AgCN, AgSCN, Ag2S, Ag2CO3, Ag2CrO4等。
★热稳定性差(见光，受热易分解)。
★有颜色。
AgCl AgBr AgI Ag2O Ag2CrO4Ag2S白浅黄黄褐砖红黑Ag2O则由可溶性银盐与强碱反应而形成（白色的AgOH不稳定分解成棕黑色的氧化银） Ag2O 在300℃完全分解。
卤化银：将Ag2O溶于氢氟酸然后蒸发至有黄色晶体析出而制得AgF，AgF易溶于水。
卤化物的颜色、水溶性变化可用离子极化理论解释？其中由于AgI的溶解度极小，使得反应可以发生：2Ag+2HI（H2S）==2AgI+H2↑★一般认为水合银离子的化学式是[Ag(H2O)4]+,它在水中几乎不水解。
AgNO3的水溶液呈中性。
AgNO3对不稳定，光照或加热时易分解，微量的有机物可以促使它的见光分解性能，因此要保存在棕色的玻璃试剂瓶中（H2O2不同，H2O2是保存在棕色的塑料试剂瓶）在Ag+中加入NaOH溶液，因为AgOH极不稳定，析出的沉淀是Ag2O：2Ag+ + 2OH-→ Ag2O(s) + H2O★Ag(Ⅰ)的许多化合物都是难溶于水的，在Ag+的溶液中加入配位剂时，常常先的生成难溶化合物，当配位剂过量时，难溶化合物溶解生成配离子。
例如定影反应：AgBr+2S2O32-==Ag（S2O3）23-+Br-含有[Ag(NH3)2]+的溶液（如何配制？久置会发生什么反应，如何防止？）能把醛或某些糖氧化，本身被还原为单质银。
2[Ag(NH3)2]+ + HCHO + 3OH-→ 2Ag(s) + HCOO- + 4NH3 + 2H2O这类反应也叫做银镜反应，工业上利用这类反应来制作镜子或在暖水瓶的夹层内镀银。
又如：Ag+与或反应都生成Ag2CrO4,Ag2CrO4可溶于足量的氨水中：该性质用于Ba2+和Ag+的分离。
(请注意如何具体操作？)Ag+与少量Na2S2O3溶液反应生成Ag2S2O3白色沉淀，放置一段时间之后，沉淀由白色转变为黄色、棕色最后为黑色Ag2S。
当Na2S2O3过量时，Ag2S2O3溶解，生成配离子[Ag(S2O3)2]3-：Ag2S的溶解度很小，难以借配位反应使它溶解，一般采用HNO3的氧化性来实现Ag2S 的溶解：概括以上水溶液中Ag+离子的性质，可通过以下"Ag+序"作简单小结：★Ag+的鉴定。
在Ag+的鉴定实验中，加入HCl有白色沉淀生成仅说明可能有Ag+，必须作进一步的鉴定。
即加入NH3·H2O沉淀溶解，将该溶液酸化，有白色沉淀产生或在溶液中加入KI，有黄色沉淀产生，才能证明原始溶液中确实存在Ag+。
图示如下：主要反应有：3.3金的化合物水溶液中Au+很不稳定只有Au（CN）2能稳定存在：3Au+==Au3++2Au2Au+3Cl2==（AuCl3）2红褐色，平面正方形结构。
易溶于水：AuCl3+H2O=H[AuCl3OH]铜族小结：（1）与同周期碱金属相比，铜族元素原子半径较小，I1较大，不如碱金属活泼。
（2）铜族元素可有不同的氧化态，如Cu2O、CuO、KCuO2；Ag（AgO2）。
（3）铜族元素随电子层数增加，金属性依次减弱，熔沸点依次升高，硬度减小。
（4）铜族元素离子的电子层结构为18e，极化能力强，许多二元化合物为共价化合物，难溶于水。
如CuCl2、AgI。
（5）易形成配位化合物，配位数为2（I），4（II，III）（6）导电性和传热性是金属中最好的。
延展性也不错。
练习：1、当向蓝色的CuSO4溶液中逐滴加入氨水时，观察到先生成蓝色沉淀，而后沉淀又逐渐溶解成深蓝色溶液，向深蓝色溶液中通入SO2气体，又生成白色沉淀（晶体中含有一种呈三角锥体和一种呈正四面体的离（分）子），将白色沉淀加入稀硫酸中，又生成红色粉末和SO2气体，同时溶液溶液呈蓝色。
请写出上述反应的方程式。
2、（1）实验证明，硫化铜与硫酸铁在细菌作用下，在潮湿多雨的夏季，成为硫酸和硫酸盐而溶解于水，这就是废石堆渗沥水，矿坑水成为重金属酸性废水的主要原因，试写出配平的化学方程式。
（2）从金矿中提取金，传统的也是效率极高的方法是氰化法。
氰化法提金是在氧存在下氰化物盐类可以溶解金。
试写出配平的化学方程式。
（3）实验室中所用的氧化钢（CuO）是黑色粉末。
在使用电烙铁时，其头部是一铜制的烙铁头，长期使用，表面被氧化，但脱落下来的氧化膜却是红色的，试说明原因。
3、将锌粒投入CuSO4溶液后，常常可以观察到这样的现象．锌粒表面有黑色粉状物生成，并出现少量气泡。